(57)【要約】【課題】記録ヘッドの小型化を図りつつ、ノズルの封止を確実に行うことのできる流体噴射装置を提供する。【解決手段】本発明のインクジェットプリンターは、複数のノズル開口１７からなるノズル列１６が形成されたノズル面５Ａを有する記録ヘッド５と、ノズル列１６に沿って延在するとともにノズル列１６に属する複数のノズル開口１７を封止可能とし、記録ヘッド５に対して相対的に移動可能な弾性部材４５と、弾性部材４５によるノズル開口１７の封止状態を検出する圧力検出装置１０と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル開口からなるノズル列が形成されたノズル面を有する流体噴射ヘッドと、
前記ノズル列に沿って延在するとともに該ノズル列に属する前記複数のノズル開口を封止可能とし、前記流体噴射ヘッドに対して相対的に移動可能な弾性部材と、
前記弾性部材による前記ノズル開口の封止状態を検出する検出装置と、を備えたことを特徴とする流体噴射装置。
【請求項２】
前記検出装置が、前記流体噴射ヘッド内のインクの圧力を検出すること
を特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記弾性部材の先端が外方へ突出する曲面形状とされていること
を特徴とする請求項１または２記載の流体噴射装置。
【請求項４】
前記弾性部材が、前記ノズル面上で摺動可能であること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項５】
前記ノズル列を複数有し、
前記複数のノズル列のピッチに対応して配置された複数の前記弾性部材を備えたこと
を特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項６】
前記弾性部材が複数の前記ノズル列に対向すること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンタ（以下、「プリンタ」と言う）は、記録ヘッド（流体噴射ヘッド）のノズル面に形成されたノズルから、印刷用紙などの記録媒体にインク（流体）を噴射することで印刷を行っている。
【０００３】
記録ヘッドは、ノズルの開口（以下、ノズル開口という）からインクの水分が蒸発しやすくなっているため、ノズル内のインクの粘度が上昇してノズルが目詰まりしやすい。このため、プリンタの休止時には、記録ヘッドに対してキャップ部材を密着させてノズル面を封止することで、ノズル開口からのインクの水分蒸発を抑制するようにしている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１６９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、記録ヘッドの構成が複雑でノズル面内にキャップ部材によるシール範囲（キャップ部材が当接する部分）が確保できないような場合には、キャップ部材によってノズル面を封止することができない。また、キャップ部材が当接するシール範囲を確保しなければならないことは、記録ヘッドの小型化の促進に支障をきたすことになる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、記録ヘッドの小型化を図りつつ、ノズル開口の封止を確実に行うことのできる流体噴射装置を提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の流体噴射装置は、上記課題を解決するために、複数のノズル開口からなるノズル列が形成されたノズル面を有する流体噴射ヘッドと、前記ノズル列に沿って延在するとともに該ノズル列に属する前記複数のノズル開口を封止可能とし、前記流体噴射ヘッドに対して相対的に移動可能な弾性部材と、前記弾性部材による前記ノズル開口の封止状態を検出する検出装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、流体噴射ヘッドに対して相対的に移動可能な弾性部材によって、流体噴射ヘッドのノズル開口を直接封止することが可能なため、ノズル開口を確実に封止することができるとともに、従来のようにキャップ部材によって記録ヘッドのノズル面全体を封止する必要がなくなる。このため、従来必要であったキャップ部材を当接させるためのシール範囲をノズル面内で確保する必要がないため、流体噴射ヘッドの更なる小型化が促進される。
【０００９】
また、前記検出装置が、前記流体噴射ヘッド内のインクの圧力を検出することが好ましい。
本発明によれば、流体噴射ヘッド内の圧力を検出することにより、ノズル開口が封止されているかどうかを正確に確認することができる。例えば、流体噴射ヘッドの圧力が上昇すればノズル開口が封止されているとみなし、圧力が上昇しない場合には封止されていないとみなすことができる。また、この検出装置によって検出される圧力に基づいて、ノズル開口を確実に封止することが可能となる。
【００１０】
また、前記弾性部材の先端が外方へ突出する曲面形状とされていることが好ましい。
本発明によれば、弾性部材の先端が外方へ突出する曲面形状とされていることから、封止時の応力を高めることができる。
【００１１】
また、前記弾性部材が、前記ノズル面上で摺動可能であることが好ましい。
本発明によれば、弾性部材に、ノズル面上（ノズル開口付近）に付着した流体を除去するワイパー機能を付与することができる。
【００１２】
また、前記ノズル列を複数有し、前記複数のノズル列のピッチに対応して配置された複数の前記弾性部材を備えたことが好ましい。
本発明によれば、ノズル列毎に弾性部材による封止を確実に行える。
【００１３】
また、前記弾性部材が複数の前記ノズル列に対向することが好ましい。
本発明によれば、１つの弾性部材で複数のノズル列を封止することが可能となり、各ノズル列に対する弾性部材の位置合わせが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のインクジェットプリンターの電気的な構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態のインクジェットプリンターの概略構成を示す模式図。
【図３】本実施形態の記録ヘッドの内部構成を示す部分断面図。
【図４】本実施形態のノズル面におけるノズルの配列状態を示す平面図。
【図５】本実施形態の封止機構による封止動作を示す説明図。
【図６】封止機構の動作を示すフローチャート図。
【図７】封止前後における記録ヘッド内の圧力変化を示すグラフ。
【図８】本実施形態の封止機構によるワイピング動作を示す説明図。
【図９】封止後における記録ヘッド内の圧力変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、流体噴射装置の一実施例としてのインクジェット式プリンター（インクジェットプリンター）の電気的な構成を示すブロック図である。図２は、インクジェットプリンターの概略構成を示す模式図である。
【００１７】
インクジェットプリンター１は、記録用紙にインク（流体）を噴射することで所定の情報や画像を印字する記録処理を行うもので、図１および図２に示すように、全体の動作を制御する制御装置２、入力装置３、記憶装置４、記録ヘッド（流体噴射ヘッド）５、記録用紙搬送機構９、圧力検出装置１０、封止機構１１などを備えている。
【００１８】
制御装置２は、各種構成部材の動作を電気的に制御するものであり、入力装置３、記憶装置４、記録ヘッド５、記録用紙搬送機構９、圧力検出装置１０、封止機構１１等の間でデータの授受を行う各種入出力インターフェイス回路や、該データに基づき所定の演算処理等を行うＣＰＵ等を有する。
【００１９】
入力装置３は、制御装置２に外部からの記録処理に係る各種指令やデータを入力するものであり、使用者が操作する操作パネルや外部から印字データ等を入力する通信装置等を含む。
【００２０】
記憶装置４は、記録処理に係る各種構成機器の動作プログラムや入力装置３から入力されるデータを記憶するものである。
【００２１】
記録ヘッド５は、圧電素子６および圧電素子６に入力する駆動信号を発生する駆動信号発生器７を備えており、圧電素子６に入力される駆動信号に基づいてインクを噴射する。
【００２２】
圧力検出装置１０は、記録ヘッド５内の圧力を検出するもので、制御装置２を介して封止機構１１と電気的に接続されている。この圧力検出装置１０は、記録ヘッド５の上流側であってインクタンク４２と記録ヘッド５とを繋ぐインク流路４７上に配置され、インク流路４７内を搬送される加圧インクの圧力を記録ヘッド５内におけるインクの圧力として検出する。なお、圧力検出装置１０は、インク流路４７内のインクを搬送するための供給ポンプ４３の下流側に配置される。
【００２３】
封止機構１１は、後述する封止部４１を記録ヘッド５に対して相対的に移動させる封止部移動手段１２を有している。この封止部移動手段１２は、圧力検出装置１０から出力される検出信号に基づいて封止部４１の位置を変化させるものである。
【００２４】
ここで、図３および図４を参照して記録ヘッドの構成について説明する。
図３は、記録ヘッドの内部構成を示す部分断面図、図４は、ノズル面におけるノズルの配列状態を示す平面図である。
【００２５】
図３に示すように、記録ヘッド５は、ヘッド本体１８と、ヘッド本体１８に接続された流路形成ユニット２２とを備えている。流路形成ユニット２２は、振動板１９と、流路基板２０と、ノズル基板２１とを備え、これらによって形成される共通インク室２９と、インク供給口３０と、圧力室３１とを有している。
【００２６】
さらに、流路形成ユニット２２は、ダイヤフラム部として機能する島部３２と、共通インク室２９内の圧力変動を吸収するコンプライアンス部３３とを備える。ヘッド本体１８には、固定部材２６と共に駆動ユニット２４を収容する収容空間２３と、図２に示すインクタンク４２から供給されてくるインクを流路形成ユニット２２に案内する内部流路２８が形成されている。
【００２７】
図４に示すように、ノズル開口１７はノズル面５Ａにおいて長辺方向（記録紙の幅方向）に沿って複数設けられ、ノズル列１６を形成する。このノズル列１６は、短辺（記録紙の搬送方向）に沿って複数列設けられており、本実施形態では４列となっている。ノズル列１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｂｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に応じたインクを噴射する構成となっている。
【００２８】
上記構成の記録ヘッド５によれば、ケーブル２７を介して駆動ユニット２４に駆動信号が入力されると、圧電素子６が伸縮して振動板１９がキャビティに接近する方向及び離れる方向に変形（移動）する。このため、圧力室３１の容積が変化し、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル開口１７からインクが噴射されることとなる。
【００２９】
次に、封止機構１１の構成について詳しく述べる。
図２に戻り、本実施形態の封止機構１１は、非印字時において記録ヘッド５のノズル列１６を封止するためのもので、記録ヘッド５に対して相対的に移動可能な封止部４１と、封止部４１の移動を実現する封止部移動手段１２とを具備する。
【００３０】
封止部４１は、記録ヘッド５のノズル面５Ａに面する基台４４と、基台４４上に設けられた複数の弾性部材４５とから構成されている。封止部４１は、記録ヘッド５の下方に配置され、封止部移動手段１２により記録ヘッド５に対する位置が変化されるようになっている。
【００３１】
弾性部材４５は、記録ヘッド５のノズル列１６に沿って延在し、インクに対して撥液性の高い弾性材を用いて形成される。使用する弾性材の硬度は約５０°とする。
弾性部材４５の幅Ｗ（厚み）は、ノズル開口１７の直径（約０．０２５ｍｍ）以上であることが好ましい。本実施形態では具体的に、１．５ｍｍ程度とする。これら複数の弾性部材４５がノズル列１６のピッチに対応して配置されていることで、各弾性部材４５により対応するノズル列１６に属するノズル開口１７を各々封止することが可能となっている。
【００３２】
本実施形態の弾性部材４５は、その先端４５Ａが外方へ突出する曲面形状とされているため、ノズル面５Ａに当接した際にその押圧力によって容易に変形する。このため、封止時の応力を先端４５Ａに集中させることができ、先端４５Ａが各ノズル開口１７に密着して確実な封止が得られる。本実施形態では、先端４５Ａにおける曲率半径が約３．５ｍｍとなっている。
【００３３】
なお、弾性部材４５の内部に剛性部材を設けた構成としてもよい。また、弾性部材４５の形状についても上記に示したものに限らず、先端に向かって幅狭となるような形状としてもよい。
【００３４】
本実施形態のインクジェットプリンター１によれば、記録ヘッド５に対して相対的に移動可能な封止部４１に設けられた弾性部材４５によって、記録ヘッド５のノズル開口１７を直接封止することが可能なため、ノズル開口１７を確実に封止することができる。このため、従来のようにキャップ部材によって記録ヘッドのノズル面全体を封止する必要がなくなり、従来必要であったキャップ部材を当接させるためのシール領域をノズル面内で確保する必要がないため、記録ヘッド５の更なる小型化が可能となる。
【００３５】
次に、インクジェットプリンターの動作について図２および図５〜図７を用いて説明する。図５は、封止機構１１による封止動作を示す説明図である。また、図６は、封止機構の動作を示すフローチャート図、図７は、封止前後における記録ヘッド５内の圧力変化を示すグラフである。以下の説明では、封止機構１１による封止動作を中心に説明する。
本実施形態のインクジェットプリンター１は、記録ヘッド５内の圧力を監視しながら封止部４１の位置制御を行う。
【００３６】
まず、ステップＳ１において制御装置２は、封止機構１１の封止部移動手段１２を動作させることにより封止部４１を上昇させ、各弾性部材４５を記録ヘッド５のノズル面５Ａに押し付けるようにして当接させる。記録ヘッド５に対する封止部４１の押し付け力は一定であり、弾性部材４５の材質や形状等によって適宜設定される。例えば、押し付け力の目安として、弾性部材４５の変形量を測定する。本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、記録ヘッド５のノズル面５Ａに対する弾性部材４５の接触幅Ｗ２が約０．２ｍｍ程度になるような押圧力で押し付ける。例えば、弾性部材４５に対して０．０８Ｎ／ｍｍの荷重を与えると、接触幅Ｗ２が約０．２ｍｍ程度になる。
【００３７】
ステップＳ２では、圧力検出装置１０により記録ヘッド５内の圧力を検出する。本ステップでは、供給ポンプ４３を駆動させてインク流路４７内のインクに圧力を加えた状態で検出を行う。圧力検出装置１０は、インク流路４７内のインクの圧力を記録ヘッド５のインクの圧力として検出し、検出した検査信号を制御装置２へと出力する。
【００３８】
次に、ステップＳ３では、ノズル列１６（ノズル開口１７）の封止状態を確認する。検出圧力が予め設定しておいた閾値を下回る場合には、ノズル開口１７が全く塞がれていないと判断し、ステップ２へ再び移行する。
【００３９】
制御装置２は、ステップ２において封止部４１を水平方向に移動させ、その位置において再び記録ヘッド５内の圧力検出を行った後、ステップＳ３においてノズル開口１７の封止状態を確認する。本実施形態では、この動作を繰り返し実行することによって、記録ヘッド５内の圧力を監視しながら記録ヘッド５に対する封止部４１の位置制御を行う。
【００４０】
図７は、ノズル開口の封止状態を示すグラフである。
図７に示すように、封止部４１を記録ヘッド５に対して一方向へ移動させていくと、記録ヘッド５内の圧力が上昇し、閾値を越えてピークを迎えた後、さらなる封止部４１の移動によって記録ヘッド５内の圧力が下降する。
【００４１】
制御装置２は、最も高い圧力が検出された位置においてノズル開口１７が封止部４１によって確実に封止されたものと判断し、この位置に封止部４１を移動させてノズル開口１７の封止を行う。
【００４２】
制御装置２は、この封止位置を記憶しておき、次に封止動作を実施する際にはこのデータを基に記録ヘッド５に対する封止部４１の位置合わせを行う。
【００４３】
以上述べたように、本実施形態では記録ヘッド５内の圧力を監視しながら記録ヘッド５に対する封止部４１の位置制御を行っている。封止位置を検出した後は、記録ヘッド５に対して常に同じ位置に封止部４１を当接させることによってノズル開口１７の封止を行える。これにより、記録ヘッド５に対する封止部４１の位置合わせは一度で済む。
【００４４】
また、上述したような操作によって得られた封止位置において封止部４１によるノズル開口１７の封止を行った後においても、ノズル開口１７の封止状態を確認することが望ましい。この場合、供給ポンプ４３によってインクを加圧した後、供給ポンプ４３を停止させ、その後の記録ヘッド５内の圧力変化を監視することによってノズル開口１７が確実に封止されているかどうかを確認できる。
【００４５】
例えば、図８に示すように、記録ヘッド５内のインク圧が閾値以上の圧力で一定時間保持されればノズル開口１７が確実に封止されていると判断できる。一方、供給ポンプ４３の停止後、インク圧が減少していった場合には封止が不完全であると判断し、記録ヘッド５に対する封止部４１の位置合わせを再度行う。このように、圧力検出装置１０によって検出される圧力に基づいて封止部４１の位置を制御することにより、制御誤差を緩和でき、弾性部材４５によるノズル開口１７の封止を確実なものとすることができる。
【００４６】
したがって、本実施形態の封止機構１１によってノズル開口１７からのインクの乾燥を防止することができるので、記録ヘッド５の良好な吐出を維持することのでき、信頼性の高いインクジェットプリンター１が得られる。
【００４７】
なお、封止部４１の位置を調整する場合には、記録ヘッド５に当接した状態の封止部４１を水平面（ＸＺ面）内で移動させることで、ノズル開口１７に対する弾性部材４５の位置を調整してもよいし、封止部４１を下降させて一旦記録ヘッド５から離間させた後、封止部４１の位置を調整してから当接動作をリトライしてもよい。
【００４８】
次に、上述した封止機構１１における他の動作について説明する。
封止機構１１は、封止部４１の弾性部材４５をワイパーとして機能させることで、記録ヘッド５のノズル面５Ａ上に付着したインクを除去するクリーニング処理（ワイピング処理）も実施可能である。図９は、封止機構によるクリーニング動作を示す説明図である。
【００４９】
ワイピング処理を実行する場合には、まず、図９（ａ）に示すように封止部４１を上昇させて記録ヘッド５の側方（短手方向外側）に配置させる。このとき、基台４４の縁部に立設された弾性部材４５の先端４５Ａが記録ヘッド５の側部５ｂに接触する位置にまで上昇させておく。
【００５０】
そして、図９（ｂ）に示すように、封止部移動手段１２により記録ヘッド５のノズル列１６の配列方向に沿って封止部４１を移動させることで、各弾性部材４５が弾性変形しながらノズル面５Ａに順次接触し、ノズル面５Ａ上を摺動する。弾性部材４５がノズル面５Ａ上を摺動することによって、ノズル開口１７内やその近傍で増粘したインクや固化したインクを除去することができる。
【００５１】
このように、封止部４１の弾性部材４５をワイパーとして機能させることにより、封止機構１１によるクリーニング処理が可能である。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５３】
例えば、複数ある弾性部材４５の基部（先端４５Ａとは反対の端部）同士が互いに一体とされていてもよい。また、弾性部材４５が記録ヘッド５に設けられた複数のノズル列１６に対応する形状となっていてもよい。例えば、弾性部材が２列分のノズル列１６に対応する幅に形成されていて、１つの弾性部材で２つのノズル列を一括して封止できる構成としてもよい。これにより、記録ヘッド５の各ノズル列１６に対する弾性部材の位置合わせが容易になる。
【符号の説明】
【００５４】
１…インクジェットプリンター（流体噴射装置）、５Ａ…ノズル面、５…記録ヘッド（流体噴射ヘッド）、１６（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｂｋ）…ノズル列、１７…ノズル開口、１０…圧力検出装置（検出装置）、４５…弾性部材、４５Ａ…先端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010269513.tif 000009
【図８】
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【図９】
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